5.2.1.1 发动机舱热管理性能的目标分解及方案设计

1.发动机舱热管理性能的目标分解

发动机舱热管理性能开发的第一步就是确定合理的目标。

发动机舱布置复杂，涉及车身、动力、底盘、空调、内外饰等系统零部件，各散热组件的相互作用会影响其本身的热交换性能和工作性能，发动机舱热管理开发的目标就是避免热累积，使这些系统及部件满足工作温度要求。分解目标主要包括产品部件温度要求和流场指标要求。

产品部件的温度要求主要来源于产品部门，由产品部门根据产品设计寿命要求确定其工作环境温度需求，从而转化为性能开发指标，一般重点关注塑料件、橡胶件、油管、电子器件等热敏部件。流场指标要求主要控制前端气流的走向，使来流空气最大化被利用，减小发动机舱的热空气回流，从而改善冷却模块的散热环境，同时也能减小无效的流动损失造成汽车的能耗增加。流场指标一般包括：进气利用率、怠速回流率、换热器风速。进气利用率（行驶工况）指标在70%～90%，回流率（低速或怠速）在10%～40%之间。为了多角度的监控气流走向，也会增加相关换热器的风速或质量流量作为参考指标。

综上，根据不同材料及系统对温度的要求，发动机舱热管理管控指标通常有300多项，部分指标及要求见表5-2。

表5-2 发动机舱热管理分解目标示例

2.发动机舱热管理性能的方案设计

发动机舱热管理设计是系统性的设计，需要多部门协作，从前保格栅气流到发动机舱的总布置进行综合设计，才能使上述指标全部达成。发动机舱热管理设计主要考虑以下方面：

（1）格栅的开口位置与大小 格栅是发动机舱进风的唯一入口，格栅开口的位置取决于冷却模块的布置，开口大小取决于发动机舱散热需求。一般情况下，格栅开口尽可能在冷却模块正前方，这样利用行驶时的气流正压能提高冷却进风量。格栅开口面积占冷却模块面积的15%～25%，当然，这要结合散热需求与风阻要求统筹考虑。

（2）冷却模块选型、封装及布置 冷却模块布置在发动机舱的最前方，随着热管理系统的日趋复杂，冷却模块包括高温散热器、低温散热器、冷凝器、油冷器、电机冷却器、中冷器等换热器。冷却模块的选型除了要满足冷却系统的需求以外，也需要考虑其对发动机舱温度场的影响，如发动机舱顶部有热敏部件，那么高温散热器就尽可能不要布置在上方。风扇要布置在能将热空气吹出舱外的位置，避免产生热空气“滞流区”。

（3）发动机舱的封装与导流设计 封装与导流设计主要关注两个区域：一个是冷却模块与格栅之间，在该区域通过设计导风板让格栅的进风能有效利用，根据需求使用双色注塑件或增加密封条的方式再加以密封；另一个区域为发动机后部，尤其是后排气发动机排气管周围热空气无法被风扇吹走的情况下，设计导风管道从前端引流是个好办法。

（4）隔热罩的设计 若部件主要受热辐射影响，且无法或需要较大代价才能通过流场解决，通常会采用隔热罩隔热处理的方案。隔热罩可加在热源侧也可加在受热部件侧，不同的隔热罩的隔热效果不一，铝板、铝箔、钢板等高亮金属为常用材料。在热源处，隔热罩通常设计成镀铝钢板夹石棉的混合多层结构，比如排气歧管上经常使用这种结构的隔热罩。